采空區(qū)處理技術的探討.doc

采空區(qū)處理技術的探討摘 要：論述礦山常用幾種采空區(qū)處理以及類框架結構支撐采空區(qū)的技術特點、應用條件和使用時的注意事項。關鍵詞：采空區(qū)處理 類框架結構Abstract：This paper discusses several typical disposal methods of hollow areas，plus technical features，application precondition and precautions Key words：Disposal of mined out areas；Framelike structure1 前言地下礦床開采必然形成采空區(qū)，而采空區(qū)的形成，使周邊一定范圍的巖體應力重新分布，導致巖石變形、破壞和移動，成為生產的安全隱患。為了減少巖石和地表移動幅度，減慢其移動的發(fā)生和發(fā)展，防止大面積的地壓活動，必須對采空區(qū)進行處理。對于礦山地下開采遺留的采空區(qū)，處理方法通常有封閉、崩落、加固和充填四種。但由于各個礦山的具體條件不同，各個采空區(qū)位置、形態(tài)特征各異，對每個采空區(qū)的處理方法，常常不盡相同。如何針對采空區(qū)的特點和條件，綜合考慮影響其處理方法決策的各種因素，并應用先進的手段和方法，從眾多方案中確定出在技術、經濟和安全可靠性等方面總體效果最佳的采空區(qū)處理方案，是多采空區(qū)礦山生產的重要環(huán)節(jié)。2 采空區(qū)處理形式一般處理方法根據(jù)不同采空區(qū)的特征，其處理方法有以下幾種：(1)強制崩落圍巖，使地表陷落消除空區(qū)，或者強制崩落部分圍巖使之形成廢石墊層，將作業(yè)區(qū)段隔開；(2)圍巖自然崩落充填空區(qū)；(3)用礦石墊層將作業(yè)區(qū)段與采空區(qū)隔開；(4)用各種材料，包括掘進廢石、選礦尾砂或尾砂加其它膠結材料充填空區(qū)；(5)留永久礦柱支撐空區(qū)；(6)礦柱支撐和充填聯(lián)合處理采空區(qū)；(7)疏通空區(qū)與密閉空區(qū)；(8)以上2種或幾種不同方法聯(lián)合處理空區(qū)。在以上多種采空區(qū)處理技術中，又可以歸納為：充、崩、撐、封等4種具體使用方法。各種形式都有一定的適用條件和局限性。2.1 充填法處理采空區(qū)充填法充填采空區(qū)依靠尾砂等充填體支撐圍巖，使圍巖保持穩(wěn)定狀態(tài)。其適用條件是：(1)地表需要保護時。(2)為控制巖層移動危及井下設施或作業(yè)區(qū)段的有害影響，采用其它方法達不到目的或不合理時。充填法一般有：全尾砂充填、分級尾砂充填、水砂充填、膠結充填、干式充填等充填法。此法的優(yōu)點是可減少巖層和地表移動，防止大面積地壓活動并有利于解決選礦尾砂和掘進廢石的堆放問題。和其它幾種處理方法相比，充填法投資大、費用高、工藝復雜，但綜合考慮在經濟上還是合理的。2.2 崩落圍巖處理采空區(qū)崩落空區(qū)上部和周圍的巖石來充填空區(qū)。以解除空區(qū)周圍的應力集中，并形成緩沖層，以防止在伯婆上部巖層時引起的空氣沖擊波對巷道、設備和人身的危害，并根據(jù)具體情況，在有關地點設置隔離墻與采空區(qū)隔絕。它適用于：(1)地表允許崩落時。如果地表需要保護，則礦體埋藏很深。(2)回采礦柱和處理空區(qū)同時進行時。但礦石損貧指標高，適用于價值或品位不高的礦體開采。(3)各種穩(wěn)定性圍巖。但用強制崩落時，其穩(wěn)定性應能保證放頂工程穩(wěn)定和作業(yè)安全。崩落圍巖的方法有強制崩落和自然崩落兩種或兩種相結合。前者需要投人工程和增加處理成本，而后者要有合適的圍巖自然崩落條件，且效果不易控制。此法和充填法比較，簡單易行，成本較低。2.3 以永久性礦柱或人工礦柱支護采空區(qū)借永久礦柱支撐空區(qū)頂板，是一種簡單而有效的處理方法。礦柱包括規(guī)則的與不規(guī)則的礦柱；頂?shù)字烷g柱；為控制巖層移動專門保留的安全礦柱或隔離礦柱。在滿足采空區(qū)要求的條件下，永久礦柱應盡量保留在貧礦帶或非工業(yè)礦帶。此法適用于：水平及緩傾斜中厚以下礦體；礦巖穩(wěn)固與結構面少；礦石品位不高，價值不大或專門留下貧礦石礦柱；采空區(qū)規(guī)模不大或地表有重要建筑物等情況。此法技術簡單，空區(qū)處理費用低。采用此法時常犧牲部分表外或表內礦石，一要開展巖體移動觀測；二要封閉部分采空區(qū)，避免與生產區(qū)段相通，防止氣浪沖擊破壞。2.4 封閉和隔離空區(qū)封閉和隔離空區(qū)就是把空區(qū)通向生產區(qū)域的通道密閉或隔離，以防止空區(qū)周圍巖石突然冒落時發(fā)生的空氣沖擊波對生產區(qū)域的危害。此法主要用于邊遠的孤立空區(qū)，既可獨立使用，也可以與其它方法聯(lián)合使用。隔離措施如下：(1)封閉空區(qū)至所有生產區(qū)的通道：(2)在適當?shù)胤绞箍諈^(qū)與地表相通；(3)在適當位置留下礦柱隔離空區(qū)；(4)留足夠厚的礦石墊層與其下部生產區(qū)段隔離等。密閉空區(qū)的方法有巖石阻波墻、混凝土阻波墻、齒狀阻波墻和緩沖型阻波墻等。隔離墻厚度根據(jù)采空區(qū)大小具體確定。3 新型采空區(qū)處理方法的分析研究3.1 類框架結構支撐采空區(qū)類框架結構采空區(qū)處理技術主要是利用表外礦石柱，或部分低于經濟開采條件的表內礦石柱并結合富礦體開采使用人工礦柱，在水平與垂直方向不規(guī)則地分隔采空區(qū)，使連續(xù)空區(qū)變?yōu)楠毩⒖諈^(qū)，變大空區(qū)為小空區(qū)，讓其自然片落圍巖充填空區(qū)而與生產礦段隔離。這種空區(qū)處理方法的適用條件為：礦石量不大(數(shù)百萬噸)、礦體連續(xù)性差(連續(xù)礦體占12以下)、礦床開采深度不大(不超過500m600m)及原巖殘余地應力不大(不超過15MPa20MPa)的礦區(qū)。封、充、崩的采空區(qū)處理方法都要付出一定的經濟代價，增加作業(yè)時間，消耗人力物力，而類框架結構采空區(qū)處理技術是成本相對較低而且有效的方法。廣東河臺金礦云西礦區(qū)使用此技術兩年時間便使礦石出礦二次損失率由5幾乎降為0，二次貧化率由37降至不足10，出礦品位相對提高lgt以上。其主要技術特點是：(1)該技術屬礦柱支撐空區(qū)范疇，而與礦山生產同步進行，不像嗣后充填或崩落那樣，需另投入工程與耗費時間；(2)它所形成的人工礦柱既是回采富礦的正常生產投入，費用已由采出高品位礦石補償，又是類框架結構的組成部分；(3)它既貫徹礦床開采四項原則，又需損失部分表外礦石或低于當前開采經濟條件的表內礦石；(4)中段探清礦體規(guī)劃設計先行，施工設計后行，人工礦柱先構筑，礦房回采后進行，干式充填采礦法先回采，淺孔留礦采礦法后實施。類框架結構采空區(qū)處理技術特別適合于賦存開采技術條件：(1)適合淺孔留礦法或空場采礦法開采技術條件的礦床；(2)開采總深度在500m以上，即所謂淺部開采的礦山；(3)礦體開采厚度、傾角沒有什么限制；(4)礦巖不是十分破碎，屬于中等穩(wěn)固以上礦體；(5)礦床中有高品位富礦囊或貴金屬礦體更佳，若是屬賤金屬即變成留低品位自然礦柱自然支撐采空的處理方法；(6)礦井中要有充填料貯倉或有足夠充填料來源；在貫徹應用類框架結構采空區(qū)處理新技術時，仍需注意下述幾個問題：(1)要搞好探清礦體規(guī)劃設計。由權威技術人員提出中段礦體總體規(guī)劃設計意見，然后組織地、測、采技術人員與其它管理人員共同討論，通過探討研究而形成共識，群策群力，將采空區(qū)處理技術落實于礦體開采之前。(2)礦區(qū)存窿礦石量不宜太多。一般為月出礦量的15倍20倍，即是說最好在主要礦體采用三強作業(yè)技術，縮短礦房出礦時間，不應超過05a 08a。(3)采場回采過程中如遇破碎或不穩(wěn)巖層，應加強采場支護工作，采用錨桿、錨網、錨索等支護手段，減少采礦及出礦的礦石貧化。(4)每個中段的礦體回采，在市場經濟條件下，先富后貧先大后小，但應把所有探清礦體一并回收，絕不能創(chuàng)造礦體二次回采條件。(5)作好年、季、月計劃，應每月布置幾個重點工程，以加快回采與出礦作業(yè)。3.2 隔絕封閉和充填聯(lián)合法隔絕封閉和嗣后廢石充填形成巖石墊層處理采空區(qū)的方法，是一種簡便而經濟的采空區(qū)處理方法，它通過封閉隔離層的隔離與支護作用，既能緩解生產中段的應力集中，提高圍巖的穩(wěn)固性，又能把上部采空區(qū)及覆蓋松散巖石與生產中段隔離開來，避免在覆蓋巖石下放礦，從而大大降低了采礦綜合貧化率和損失率。同時，結合人工混凝土底板淺孔留礦采礦法形成人工混凝土隔離底柱，可大幅度減少礦柱礦量，提高礦石回收率，有利于礦塊礦量的及早回采，并緩解了礦山三級礦量的緊張狀態(tài)。此方法不僅在技術上可行，而且經濟上合理。3.3 新技術應用前景我國巖金、砂金與伴生金的比例為7O.5：12.4：17.1，而巖金礦山絕大多數(shù)為石英脈型礦床，地下開采比重達75以上，而又以各種空場采礦法約占50左右。按我國目前黃金產量181t以及上述條件，平均出礦品位4gt與90選冶回收率推算，每年可產生472萬m3的采空區(qū)。所以，此法在我國巖金礦山推廣應用前景是非常廣闊的。然而，我國黃金礦山中85屬于中小型礦山，這些礦山開采多屬薄礦體的石英脈型，空場采礦法或淺孔留礦法比例很尺，其形成的采空區(qū)因為礦體連續(xù)性差，或連續(xù)空區(qū)體積小，或礦巖非常穩(wěn)同，一般都不予處理，除非出現(xiàn)下列情況：(1)開采深度超過500600m，巖伴殘余地應力大于1520MPa，空場法采場礦石產生離層現(xiàn)象，或巖爆現(xiàn)象頻繁發(fā)生；(2)采空區(qū)體積甚大且連續(xù)，如不處理將會發(fā)生重大安全事故；(3)采空區(qū)離地表近，且地表需凄保護。但上述這些礦山數(shù)不足黃金礦山總數(shù)的l。需對礦山具體情況作出分析后做出最優(yōu)的處理方案。4 結語初開發(fā)的礦山，在設計階段或生產初期就確定一個經濟有效合理的采空區(qū)處理方法并付諸實施；對于生產多年的老礦山，先組織人力調查形成的采空區(qū)，再根據(jù)調查結果結合實際情況來確定合適的方案。類框架結構采空區(qū)處理